kaynak perçin civata

(1)

1.

1. GG

İİ

RR

İŞ

Esas ta

Esas taşşııyyııccıı sistemi çelik malzemeden olu sistemi çelik malzemeden oluşşturulan yapturulan yapıılaralara çelik yapçelik yapıılarlardenilir.denilir.

Çelik köprüler Çelik köprüler Çelik çat Çelik çatıılarlar

Kuleler Kuleler Stadyumlar Stadyumlar Kapal

Kapalıı spor salonlar spor salonlar ıı

Kültür yap Kültür yapıılar lar ıı

Geni

Genişş aç açııklklııklklıı fabrika binalar fabrika binalar ıı

Prefabrik çelik konutlar, Prefabrik çelik konutlar, çelik yap

çelik yapıılar için bir kaç örnektir. Çok katllar için bir kaç örnektir. Çok katlıı yapyapıı tasar tasar ıımmıında da belirli yükseklikten sonranda da belirli yükseklikten sonra

çelik yap

çelik yapıı elemanlar elemanlar ıınnıın kullann kullanıılmaslmasıı kaç kaçıınnıılmaz olmaktadlmaz olmaktadıır. Özellikle deprem bölgelerindekir. Özellikle deprem bölgelerindeki

sanayi tesislerinin çelik yap

sanayi tesislerinin çelik yapıılmaslmasıı, depreme dayan, depreme dayanııklklııllıık açk açııssıından ekonomik çözümler sunar.ndan ekonomik çözümler sunar.

1.1

1.1 Çelik Çelik YapYapı ı lar lar ı ı n Üstünlüklerin Üstünlükleri

Çelik yap

Çelik yapıılar lar ıın n teteşşkilinde kullankilinde kullanıılan malzemenin mukavemet özelliklerinin üstünlüklerinelan malzemenin mukavemet özelliklerinin üstünlüklerine

ba

bağğllıı baz bazıı avantajlar; avantajlar;

1.

1. Çelik homojen ve izotop bir malzemedir.Çelik homojen ve izotop bir malzemedir. 2.

2. Elastisite modülü çok yüksektir. EElastisite modülü çok yüksektir. Eğğilme rijitliilme rijitliğğinin etkin olduinin etkin olduğğu yerlerde ekonomiku yerlerde ekonomik çözümler sunar.

çözümler sunar. 3.

3. Çelik yapÇelik yapııllıılar lar ıın n yyıık k ıılmaslmasıı durumunda malzemenin tekrar kullan durumunda malzemenin tekrar kullanıılmaslmasıı mümkündür. mümkündür. BuBu

sebeple geçici yap

sebeple geçici yapıılarda çelik malzeme daha ekonomiktir.larda çelik malzeme daha ekonomiktir.

4.

4. Sonradan takviye edilmesi betonarmeye nazaran daha kolaydSonradan takviye edilmesi betonarmeye nazaran daha kolaydıır.r.

5.

5. Çelik yapÇelik yapıılarda yaplarda yapıım m ssıırasrasıındaki kusurlar ndaki kusurlar ıı sonradan tespit etmek mümkündür. sonradan tespit etmek mümkündür.

Betonarmede ise beton döküldükten sonra donat

Betonarmede ise beton döküldükten sonra donatıı örtüldü örtüldüğğünden donatünden donatıınnıın kontrol edilmesin kontrol edilmesi

çok zor ve pahal

çok zor ve pahalııya mal olmaktadya mal olmaktadıır.r.

6.

6. Çelik malzeme inÇelik malzeme inşşaat alanaat alanıına na iişşlenmilenmişş olarak gelir. Dolay olarak gelir. Dolayııssıı ile kullan ile kullanıılan malzemeninlan malzemenin

kalitesi ve mukavemeti hakk

kalitesi ve mukavemeti hakk ıında kesin bir hüküm verilebilir. Böylece çelik yapnda kesin bir hüküm verilebilir. Böylece çelik yapıılardalarda

emniyet katsay

emniyet katsayııssıı daha küçük tutulabilir. Betonarme yap daha küçük tutulabilir. Betonarme yapıılarda ise yaplarda ise yapıınnıın kalitesi dahan kalitesi daha

sonradan belirlenir ve emniyet gerilmesi daha yüksek tutulur. sonradan belirlenir ve emniyet gerilmesi daha yüksek tutulur. 7.

7. Deneysel analizleri betonarmeye göre daha kolaydDeneysel analizleri betonarmeye göre daha kolaydıır.r.

8.

8. Çelik yapÇelik yapıılarda hacim kayblarda hacim kaybıı daha azd daha azdıır.r.

şşeklinde seklinde sııralanabilir.ralanabilir.

1.2

1.2 Çelik Çelik YapYapı ı lar lar ı ı n Dezavantajlar n Dezavantajlar ı ı

1.

1. Ses veSes ve ııssıı açaçııssıından çok iyi bir iletken oldundan çok iyi bir iletken olduğğundan, çelik yapundan, çelik yapıılarda yallarda yalııttıım sorunu ortayam sorunu ortaya

ççııkmaktadkmaktadıırr

2.

2. Betonarmeye nazaran pahalBetonarmeye nazaran pahalıı bir malzemedir. Ta bir malzemedir. Taşşııyyııccıı sistemin durumuna göre maliyet sistemin durumuna göre maliyet

analizi yap

analizi yapıılmallmalııddıır.r.

3.

3. YangYangıına kar şşna kar ıı fazla dayan fazla dayanııklklıı de değğildir. (500 - 600) Cildir. (500 - 600) C00 de taşş de ta ııma özellima özelliğğini kaybeder.ini kaybeder.

4.

(2)

(3)

5.

5. YapYapıımmıından sonra sürekli tamir ve bak ndan sonra sürekli tamir ve bak ıım ister.m ister.

6.

6. Hava etkilerine ve rutubete kar Hava etkilerine ve rutubete kar şşıı önlem al önlem alıınmalnmalııddıır.r.

7.

7. YapYapıımmıındaki indaki işşçilik maliyeti, günümüz için daha fazladçilik maliyeti, günümüz için daha fazladıır.r.

1.3 Çeli

1.3 Çeli ğ ğ in Özellikleriin Özellikleri

Mekanik olarak i

Mekanik olarak işşlenebilen (dövülerek, preslenerek, haddeden geçirilereklenebilen (dövülerek, preslenerek, haddeden geçirilerek şşekil alabilen)ekil alabilen) demir ala

demir alaşşıımlar mlar ıınana çelikçelik denir. Çelik bünyesinde %(0.16-0.20) arasdenir. Çelik bünyesinde %(0.16-0.20) arasıında karbon bulundurur.nda karbon bulundurur.

Çelikteki karbon aran

Çelikteki karbon aranıı artt arttııkça mukavemet ve sertlik artar fakat ikça mukavemet ve sertlik artar fakat i şşlenebilme özellilenebilme özelliğği azali azalıır.r.

Orant

Orantııllıı bölge s bölge sıınnıır r ıı

Akma S Akma Sıınnıır r ıı Elastik bölge Elastik bölge Maksimum Maksimum Kopma Kopma A A _εε σ σ Ş

Şekil 1 1. Çelikekil 1 1. Çelik İİçin Gerilme-çin Gerilme-ŞŞekil deekil değğiişştirme ilitirme ilişşkisikisi Çelik için gerilme

Çelik için gerilme şşekil deekil değğiişştirme grafitirme grafiğğii şşekil 1.1’de verilmiekil 1.1’de verilmişştir. Çelik, elasto-plastiktir. Çelik, elasto-plastik davran

davranıışş gösteren bir malzemedir. Belirli gerilme düzeyine kadar lineer-elastik davran gösteren bir malzemedir. Belirli gerilme düzeyine kadar lineer-elastik davranıışş

gösterir. Akma s

gösterir. Akma sıınnıır r ıında yüklenmesi haklinde sabit gerilme altnda yüklenmesi haklinde sabit gerilme altıında uzama hnda uzama hıızla zla artar. artar. BuBu

özellik malzemenin sönüm oran

özellik malzemenin sönüm oranıınnıı yani enerji yutma kapasitesini art yani enerji yutma kapasitesini artıır r ıır. Daha sonra pekler. Daha sonra pekleşşmeme

ile dayan

ile dayanıım artm artıımmıı meydana gelerek maksimum gerilme s meydana gelerek maksimum gerilme sıınnıır r ıına ulana ulaşşıır..r..

1.4

1.4 Çelik Çelik S S ı ı nnı ı flar flar ı ı

Çelikleri ; Çelikleri ; Normal yap

Normal yapıı çelikleri ( st37 veya Fe37 ) çelikleri ( st37 veya Fe37 )

Yüksek mukavemetli yap

Yüksek mukavemetli yapıı çelikleri (st52 veya Fe52 ) çelikleri (st52 veya Fe52 )

olmak üzere iki k

olmak üzere iki k ıısma aysma ayıırmak mümkündür. Ayr rmak mümkündür. Ayr ııca,ca,

st34 ve st44 çelikleri perçin yap

st34 ve st44 çelikleri perçin yapıımmıında ,nda ,

4D ve 5D çelikleri de bulon yap

4D ve 5D çelikleri de bulon yapıımmıında kullannda kullanıılan çeliklerdir.lan çeliklerdir.

1.5

1.5 Çelik Çelik Emniyet Emniyet GerilmesiGerilmesi

Akma s

Akma sıınnıır r ıına kadar yüklenmina kadar yüklenmişş çelikte büyük deformasyonlar meydana gelir. Dolay çelikte büyük deformasyonlar meydana gelir. Dolayııssıı ile ile

yap

yapıılar lar ıın bu sn bu sıınnııra kadar yüklenmesi düra kadar yüklenmesi düşşünülemez ve müsade edilemez. Bu bak ünülemez ve müsade edilemez. Bu bak ıımdan çeliktemdan çelikte

meydana gelecek max. gerilmenin, çeli

meydana gelecek max. gerilmenin, çeli ğğin akma sin akma sıınnıır r ıınnıın yeterince altn yeterince altıında tutulmasnda tutulmasıı gerekir. gerekir.

Bu de

Bu değğer akma gerilmesinin bir katsayer akma gerilmesinin bir katsayııya bölünmesi ile elde edilenya bölünmesi ile elde edilen Emniyet GerilmesiEmniyet Gerilmesi

olmaktad olmaktadıır.r. em em f f f f

σ

(4)

1.6

1.6 Çelik Çelik YapYapı ı larda Yüklemelarda Yükleme Ş Ş ekilleriekilleri

Çelik yap

Çelik yapıılarda, kesit hesaplar larda, kesit hesaplar ıı ve dayan ve dayanıım tahkikleri için iki çem tahkikleri için iki çeşşit yük göz önüne alit yük göz önüne alıınnıır.r.

Bunlar; Bunlar; 1.

1. Esas yüklerEsas yükler : yap : yapıınnıın kendi ağğn kendi a ıırlrlıığğıı, servis yükleri ve kar yükü, servis yükleri ve kar yükü

2.

2. İİlave yüklerlave yükler : Rüzgar yükü, Deprem yükü, Fren kuvvetleri ve Is : Rüzgar yükü, Deprem yükü, Fren kuvvetleri ve Isıı etkileridir. etkileridir.

Yükleme

Yükleme şşekilleriekilleri

1.

1. EY ( H ) YüklemesiEY ( H ) Yüklemesi : Yap : Yapııya etki eden Esas yüklerin toplamya etki eden Esas yüklerin toplamııddıır.r.

2.

2. EIY ( HZ ) YüklemesiEIY ( HZ ) Yüklemesi : Yap : Yapııya etki eden Esas veya etki eden Esas ve İİlave yüklerin toplamlave yüklerin toplamııddıır.r.

Not

Not : Kimi : Kimi yerlerde yerlerde H yükleH yüklemesi YDmesi YDI’ I’ ve HZ ve HZ yüklemesi yüklemesi de de YDII’ olarak YDII’ olarak dada kullan

kullanıılmaktadlmaktadıır.r.

Tablo.1. Çelik

Tablo.1. Çelik yapyapıı elemanlar elemanlar ıı için Emniyet gerilmeleri (kg/cm için Emniyet gerilmeleri (kg/cm22))

MALZEME C MALZEME Cİİ NS NSİİ YAPI

YAPI ST37 ST37 ST52ST52

TÜRÜ

TÜRÜ GER GER İİLME CLME Cİİ NS NSİİ YÜKLEMEYÜKLEME ŞŞEKLEKLİİ EY EY (H) (H) EIY EIY (HZ) (HZ) EY EY (H) (H) EIY EIY (HZ) (HZ) Yüksek

Yüksek Çekme-BasÇekme-Basıınç-Eğğilmenç-E ilme 1400 1400 1600 1600 2100 2100 24002400

Yap

Yapıılarlar Kayma Kayma 900 900 1050 1050 1300 1300 15001500

Perçin ve uygun blonlu birle

Perçin ve uygun blonlu birleşşimlerde delikimlerde delik civar

civar ıında nda ezilme ezilme 2800 2800 3200 3200 4200 4200 48004800 Köprü

Köprü Yap Yapıılarlarıı

Ba

Bağğlantlantıı eleman elemanıı için çekme-bas için çekme-basıınç-eğğilme nç-e ilme 1000 1000 1000 1000 1500 1500 15001500

Di

Diğğer yaper yapıı elemanlar elemanlar ııiçin için kayma kayma 920 920 1040 1040 1390 1390 15601560

Tablo.2.

Tablo.2.Çeliğğin BazÇeli in Bazıı Mekanik Özellikleri ( Bu de Mekanik Özellikleri ( Bu değğerler TS 648 ‘ den alerler TS 648 ‘ den alıınmnmıışşttıır)r)

Çeli Çeliğğinin K K ıısasa Gösterili Gösterilişşii Çekme Çekme Dayan Dayanıımmıı ( N/mm ( N/mm Akma Akma S Sıınnıırrıı11 ( N/mm ( N/mm Elastisite Elastisite Modülü Modülü E E kgf/cm kgf/cm22 ( N/mm ( N/mm22₎₎ Kayma Kayma Modülü Modülü G G kgf/cm kgf/cm22 ( N/mm ( N/mm22₎₎ Is Isııl Genlel Genleşşmeme Katsay Katsayııssıı Fe 33 Fe 33 3300 - 50003300 - 5000 ( 324 - 490 ) ( 324 - 490 ) 1900 1900 ( 186 ) ( 186 ) Fe 34 Fe 34 3400 - 42003400 - 4200 ( 333 - 490 ) ( 333 - 490 ) 2100 2100 ( 206 ) ( 206 ) Fe 37 Fe 37 3700 - 45003700 - 4500 ( 363 - 412 ) ( 363 - 412 ) 2400 2400 ( 235 ) ( 235 ) Fe 42 Fe 42 4200 - 50004200 - 5000 ( 412 - 490 ) ( 412 - 490 ) 2600 2600 ( 255 ) ( 255 ) Fe 46 Fe 46 4400 - 54004400 - 5400 ( 431 - 530 ) ( 431 - 530 ) 2900 2900 ( 284 ) ( 284 ) Fe 50 Fe 50 5000 - 60005000 - 6000 ( 490 - 588 ) ( 490 - 588 ) 3000 3000 ( 294 ) ( 294 ) Fe 52 Fe 52 5200 - 6200 5200 - 6200 ( 510 - 608 ) ( 510 - 608 ) 3600 3600 ( 353 ) ( 353 ) 2100000 2100000 ( 206182 ) ( 206182 ) 810000 810000 ( 79434 ) ( 79434 ) 0.000012 0.000012 Fe 60 Fe 60 6000 - 72006000 - 7200 ( 588 - 706 ) ( 588 - 706 ) 3400 3400 ( 333 ) ( 333 ) Fe 70 Fe 70 7000 - 85007000 - 8500 ( 686 - 834 ) ( 686 - 834 ) 3700 3700 ( 363 ) ( 363 ) 1)

1) Bu de Bu değğerler, et kalerler, et kalıınlnlıığğıı 16 mm’ ye kadar olan mamuller için geçerlidir. Et kal 16 mm’ ye kadar olan mamuller için geçerlidir. Et kalıınlnlıığğıı 16 mm’ den 16 mm’ den

büyük,

büyük, 40 40 mm’ yi mm’ yi geçmeyen mamullerde geçmeyen mamullerde verilen verilen dedeğğerler 100 kgf/cmerler 100 kgf/cm22 azalt azaltıılmallmalııddıır. Et kalr. Et kalıımlmlıığğıı 40 40

d d kgf/cm kgf/cm22 22₎₎ aa kgf/cm kgf/cm22 22₎₎ tt

(5)

1.7

1.7 Çelik Çelik MalzemeMalzeme Ş Ş ekil ve Boyutlar ekil ve Boyutlar ı ı

Çelik malzemeler, tecrübelerin

Çelik malzemeler, tecrübelerin ıışşıığğıı alt altıında en ekonomik kesit boyutlar nda en ekonomik kesit boyutlar ıı ile kullan ile kullanıılmaktadlmaktadıır.r.

Kesit alan

Kesit alanıı e eşşit olmakla birlikte mukavemet açit olmakla birlikte mukavemet açııssıından kesit özellikleri farklndan kesit özellikleri farklıı olan dikdörtgen olan dikdörtgen

ve I kesitlerin kar

ve I kesitlerin kar şşıılalaşşttıır r ıılmaslmasıından, ekonomik kullanndan, ekonomik kullanıımmıın önemi anlan önemi anlaşşıılabilir.labilir.

Demir çelik fabrikalar

Demir çelik fabrikalar ıından temin edilen Çelik ndan temin edilen Çelik malzemelerinmalzemelerin ııssııl il işşlem ile üretildilem ile üretildiğği ii i

Standart olarak üretilen baz

Standart olarak üretilen bazıı hadde ürünleri a hadde ürünleri aşşaağğııda verilmida verilmişştirtir

1.

1. Profiller Profiller GösteriliGösterilişşi/Açi/Açııklamaklama

II

Profilleri Profilleri

II

₂₀₀₂₀₀

[[

Profilleri Profilleri

[[

₂₈₀₂₈₀ Profilleri

Profilleri en boy ve kalen boy ve kalıınlnlıık ifade edilirk ifade edilir

Profilleri boyutlar

Profilleri boyutlar ıı verilir. verilir.

Profilleri

Profilleri çap çap ve ve et et kalkalıınlnlıığğıı ifade edilir ifade edilir

Korniyerler Korniyerler 100.100.10 100.100.10 2 Lamalar 2 Lamalar Dar

Dar lamalar lamalar b=10-50, b=10-50, t=5-60 t=5-60 mmmm Geni

Genişş lamalar lamalar b=151-1250, t=5-60 b=151-1250, t=5-60 mmmm İİnce nce lamalar lamalar b=12-630, b=12-630, t=0.1-5 t=0.1-5 mmmm 33 Levhalar Levhalar

İİnce levhance levha b x l=530x760... b x l=530x760...1250x250, t..1250x250, t

≤≤

2.75 mm2.75 mm orta levha orta levha 33

≤≤

t t

≤≤

4.75 mm b 4.75 mm b

≤≤

2500, l2500, l

≥≥

7000 mm 7000 mm kaba levha kaba levha tt

≥≥

5 mm b 5 mm b

≤≤

3600, l3600, l

≤≤

8000 mm 8000 mm tt b b b b ll

(6)

2. ÇEL

İ

K B

İ

RLE

Şİ

M ELEMANLARI

Çelik yapılar, çeşitli hadde ürünlerinin projede gösterilen şekil ve boyutlarda kesilip

birleştirilmeleri sureti ile tamamlanır.

Statik ve mukavemet bak ımından birlikte çalışan parçalar ı birleştiren araçlara “çelik birleşim

araçları denilir”.

Birleşim araçlar ı;

a) Perçin; sökülemeyen bir birleşim aracıdır. Ancak kesilmek sureti ile sökülebilirler.

b) Bulon; söküleblen bir birleşim elemanıdır.

c) Kaynak; sökülemeyen bir birleşim elemanıdır. Ancak kesilmek sureti ile sökülebilirler

2.1 PERÇ İ NLR

Yuvarlak demirlerden hazırlanan, gövdesinde kaymaya, çevresinde ezilmeye göre hesaplanan

birleşim elemanlar ıdır.

K ızıl dereceye kadar ısıtılan perçin, birleştirilecek parçalarda perçin çapından 1mm daha

geniş açılmış olan deliğe yerleştirilir. Delikten artan k ısım dövülerek alt uçlarda kapak ba şı

teşkil edilerek birleştirme işlemi yapılır.

Ham perçinler, st34 ve st44 kalitesindeki yuvarlak çeliklerin açık k ızıl dereceye kadar ısıtıldıktan sonra sık ıştır ılmalar ı sureti ile imal edilirler. Bunlardan st34 çeliğinden imal edilen

perçinler, st37 çeliğinden yapılmış elemanlar ın birleştirilmesinde, st44 çeliğinden yapılan

perçinler ise st52 çeliğinden imal edilen elemanlar ın birleştirilmesinde kullanılır.

Perçinlerde kendi arasında imal ediliş şekline göre iki k ısma ayr ılır.

1. Yuvarlak Başlıklı Perçinler

2. Gömme Başlıklı Perçinler

En çok kullanılanı yuvarlak başlıklı perçinlerdir. Gömme perçinler ise özel durumlarda,

örneğin mafsal ve mesnet elemanlar ın da gerekirse baş k ısmının çık ıntı elemanı (W) da

kesilerek kullanılır. Gömme başlıklı perçinlerde perçin başı levhalar ın içine gömülmektedir.

Perçinli birleşimlerde önemli bir husus da; levhalardaki deliklerin kar şı kar şıya gelmesi

gerekmektedir. Bunun için delikler (2-3) mm daha küçük çaplı olarak açılı p levhalar birkaç

noktasından bulonlar ile birbirine bağlandıktan sonra delikler matkapla genişletilirler. Daha

(7)

D

d=d1+1mm

S d1 d K D d1 r L

Şekil 2.1 Yuvarlak başlıklı perçinler

W

K

d1 L

Şekil 2.2. Gömme Balıklı perçinler

2.1.1 Ham Perçin Uzunluğunun Belirlenmesi

Ham perçin uzunluğu olan (L) öyle seçilmeli ki dövülme işlemi sonunda perçin yuvası

iyice dolduktan sonra ham perçin başının bir benzeri de alt k ısımda (kapak başı) oluşabilsin.

S = t1+ t2 + t3 S

S

L = S + (4/3) d, Dövme işlemi Makine ile yapılırsa

L = S + (7/4) d, Dövme işlemi el ile yapılırsa

L= Ham perçin uzunluğu

S= Birleştirilen parçalar ın kalınlıklar ı toplamı

d1 = Ham perçin çapı

d = (d1+1mm), Dövülmüş perçin (delik) çapı

Dövme

d1 d

t1 t2 t3

S L

Şekil 2.3. Ham Perçin uzunluğu

2.1.2 Perçin Aralıklar ı

Perçinler yük aktarmak amacı ile veya sadece parçalar ı bir arada tutmak amacı ile kullanılır.

Yük aktarmak amacı ile perçinlerin kullanılması;

•

Eğer perçinler yük aktarmakta kullanılıyorsa perçin aralıklar ı ve kenara olan uzaklıklar ı

belirli kurallara uygun olmalıdır.

•

Perçinler çok sık yapılıyorsa dövülmeleri çok zordur.

4.5d, Yuvarlak Başlıklı perçinlerde

(8)

•

Levhanın bir kesiminde çok fazla delik açılırsa levhanın mukavemeti azalır.

Perçinlerin aralıklar ı çok olursa parçalar birbirine tam olarak temas etmezler. Kalan

aralıklardan su girer ve paslanmaya neden olur.

Ayr ıca kuvvet doğrultusunda en az iki perçin kullanılmalıdır. Kuvvet doğrultusunda bir sırada

en fazla beş (5) adet perçin bulunmalıdır. Hesaplarda perçin sayısının beşten fazla çıkması

durumunda bir alt sıraya yerleştirilmelidir . Perçinli bir birleşimde en az iki perçin kullanılır.

e :İki perçin arası mesafe (kuvvet

doğrultusunda)

e1: Kuvvet doğrultusunda perçinlerin

kenarlara olan uzaklıklar ı

e2: Kuvvete dik doğrultuda

perçinlerin kenarlara olan uzaklıklar ı

L Levha e1

P

e1 e e e2 e e2

Şekil 2.4 Perçin Aralıklar ı

Tablo.2.1.Yük Aktaran Perçinler İçin Perçin Aralık Ve Kenarlara Olan Mesafeleri

Minimum Değerler Maksimum Değerler Yüksek

Yapılar

Köprüler Yüksek Yapılar

Köprüler

E

≥

3d 3.5d 8d veya 15tmin 16d veya 12tmin

e

≥

2d 2d 3d veya 9tmin 3d veya 9tmin

e

≥

1.5d 1.5d 3d veya 9tmin 3d veya 9tmin

2.1.3 Perçinler İçin Kullanılan İşaretler

Bak ılan taraftaki baş gömme

Arka tarafta ki baş gömme Her iki taraf da ki baş gömme

Perçin şantiyede vurulacak Delik şantiyede açılacak

En çok Kullanılan Perçin Çaplar ı:

Ham perçin çapı: d1(mm) = 10, 12, 16, 20, 22, 24, 27

Dövülmüş perçin çapı: d (mm) = 11, 13, 17, 21, 23, 25, 28

2.1.4 PERÇİN HESAPLARI

2.1.4.1 Perçinlerin Boyutlandır ılması

Perçinli birleşimlere ait boyutlandırma bilinmeyenler genellikle, perçin çapı (d1) ve

(9)

parçalar ın kalınlıklar ı ön boyutlamadan ve perçinlerin kaç tesirli olduklar ı, parça sayısı ve

kuvvetin uygulanma şeklinden bellidir.

Birleşime giren levhalardan en incesinin kalınlığına göre en uygun ham perçin çapı (d1)

değeri aşağıdaki şekilde belirlenebilir. Fakat seçilen perçin çapı hiçbir zaman profil için profil

tablolar ında verilen değerlerin üzerinde olmamalıdır. Çünkü tablolarda verilen değerler

profiller için maksimum değerlerdir.

1 5 0 2

d

=

*

t

_min

−

.

=

cm ; tmin (cm)= en ince levha kalınlığı ; d = d1 + 1mm

2.1.4.2 Perçinlerde Gerilme Tahkikleri

Yük aktaran perçinler kaymaya ve ezilmeye çalışırlar. Perçinler kaymaya çalışan alanlar ının

sayısına göre tek tesirli perçinler ve çok tesirli perçinler olmak üzere iki k ısma ayr ılır.

I. Tek Tesirli Perçinler

Perçinde meydana gelen ezilme gerilmeleri ;

Üst levhada ; _üst N

d _t

σ

=

* ₁

Alt levhada ; _alt N

d _t

σ

= * ₂ Ezilmeye göre ; _P N _{em p} d _t

σ

= ≤

σ

* _min , Kaymaya Göre ; P em P N d

τ

π

τ

= ≤ * , 2 4 t1 t2 N N Kayma gerilemesi oluşan kesit Ezilme gerilmesi oluşan yüzey

Şekil 2.4. Tek tesirli perçinde kuvvet aktar ımı

N = Aktar ılan normal kuvvet( Kesme kuvveti)

tmin= t1 ve t2 levhalar ından en küçüğü

d = d1+ 1mm= Dövülmüş perçin çapı

Not: Bir perçinin emniyetle taşıyabileceği yük, kaymaya ve ezilmeye göre

taşıyabileceği yüklerin en küçük olanı olarak tanımlanır.

Bir perçinin emniyetle taşıyabileceği yük :

P em p P em p

N

t

N

d

=









_



, min , * * * *

σ

τ

π

2 4

(10)

Tablo.2.2 St34 ve St44 perçinleri için emniyet gerilmesi değerleri st34 Perçinleri st44 Perçinleri Yükleme şekli Ezilme Gerilmesi

σ

em,p

(

kg/cm2

)

Kayma Gerilmesi

τ

em,p

(

kg/cm2) Çekme Gerilmesi

σ

çem,p ( kg/cm2) Ezilme Gerilmesi

σ

em,p

(

kg/cm2

)

Çekme Gerilmesi

σ

çem,p ( kg/cm2) Kayma Gerilmesi

τ

em,p

(

kg/cm2) EY (H) 2800 1400 4800 4200 720 2100 EIY (HZ) 3200 1600 5400 4800 810 2400

II. Çift Tesirli Perçinler

Levhalara temas eden yüzeylerde oluşan ezilme gerilmeleri; 1 1 2

σ

=

N d*

_t

t

d N 2 2

=

_* σ 3 3 2 σ

=

N d *

t

N N/2 N/2 t1 t2 t3

. Çift tesirli perçin

Buralarda kayma gerilmeleri oluşur

Şekil 2.5. Çift Tesirli perçin

N

Kesme Tesiri N/2

N/2

Ezilmeye göre tahkik;

P em p

N d

t

σ

=

≤

σ

* _min ,

Kaymaya göre tahkik

P em P N

d

τ

π

τ

=

2

≤

4 2 * , t min t1 t2 ifadelerinden küçük olanıdır t3 ,

(11)

PERÇİNLER İLGİLİ ÇÖZÜMLÜ SORULAR SORU-1

Verilenler: Şekilde görülen perçinli birleşimin P=8.10 tonluk çekme kuvvetini emniyetli olarak aktarması istenmektedir. Malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak

verilmektedir.

İstenenler: Birleşimi perçinli olarak teşkil ediniz.

90.8

P=8.10 ton P

P

t2=8 mm

t1=12 mm

Çözüm : Bu sorunun çözümünü iki şekilde yapmak mümkündür.

Birinci çözüm olarak; ilk olarak perçin çap ve sayısı seçilir ve sonra kontrolleri yapılır.

(

)

( ) 3 17 810 3 2 70 2 70 17 0 8 1985 2 80 4 2 70 17 4 1189 140 1 1 2 2 1 2 2 2 2

φ

σ

τ

π

τ

seçildi P P

n ton bir perçine gelen kuvvet ezilmeye göre tahkik

P d t t cm t cm P d t cm t cm p p em p p em

= =

=

≤

=

≤

=

− − . . * . . * . . / . / * . * . . / . / min

İkinci çözüm olarak da; perçin çapı seçilir, bir perçinin emniyetle taşıyabileceği kuvvet

bulunur ve buna bağlı olarak da gerekli perçin sayısı belirlenir.

d mm seçe ezilmeye göre P d t P d t ton Kaymaya göre P d P d ton p p em p em p p em p em

=

≤

⇒

=

≤

⇒

=

− − − −

φ

σ

τ

π

τ

π

17 2 80 17 0 8 3808 4 4 140 17 4 3177 1 1 1 2 1 2 2 lim * * * . * . * . . * * * . * * . . min min P P ton n P P a 1 1 3177 810 3177 2 5 3 17

= =

_min .

⇒ = =

.

= =

. . det

φ

SORU-2

(12)

Verilenler: Şekilde görülen bir bina inşaatına ilişkin perçinli birleşime etki eden yük P=11.50

ton, malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak verilmektedir.

İstenenler: Birleşimi tahkik ediniz.

8 10 W1=45 35 40 60 60 60 40 P=11.50 ton 4

φ

17 L80.80.8

Perçinlerin taşıyabileceği kuvvetin belirlenmesi

. ... 50 . 11 250 . 14 178 . 3 * 4 * .. ğ . min 178 . 3 4 7 . 1 * * 40 . 1 4 * * 4 * 808 . 3 8 . 0 * 7 . 1 * 80 . 2 * * * 1 1 2 2 1 2 min 1 min ir emniyetlid birle şir ton ton P n P P P n yük maksimum i ce aktarabile siste ton d P d P göre kaymaya ton t d P t d P göre ezilmeye per em per em p per em per in em per in

≥

=

⇒

=

⇒

≤

=

⇒

≤

=

− − − − π π τ τ π τ σ σ σ

Perçin aralıklar ının tahkiki











=

≤

=

≥

⇒

=











=

≤

=

≤

=

≥

⇒

=











=

≤

=

≤

=

≥

⇒

=

mm t mm d mm d mm e mm t mm d mm d mm e mm t mm d mm d mm e 48 8 * 6 * 6 51 17 * 3 * 3 26 17 * 5 . 1 * 5 . 1 35 48 8 * 6 * 6 51 17 * 3 * 3 34 17 * 2 * 2 40 , 120 8 * 15 * 15 136 17 * 8 * 8 51 17 * 3 * 3 60 min 2 min 1 min SORU-3

Verilenler: Aşağıda şekilde verilen birleşime etki eden eksenel yük P=50 ton,

malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak verilmektedir.

(13)

t1=t3=12 mm t2=20 mm tmin=t2=20 mm Ham perçin çapı: d1 Delik çapı: d=d1+1 mm P=50 ton 12 mm 12 mm 20 mm 25 ton 25 ton

Perçin çapının belirlenmesi:

d₁

=

5*t_min

−

0 2.

=

5 1 2 0 2* .

−

.

=

2 2. cm





seç ilen

→

d₁

=

20 mm

⇒ = + =

d d₁ 1 21mm Bir perçinin emniyetle taşıyabileceği yükün belirlenmesi:( Perçinler çift tesirlidir)

Ezilmeye göre:

σ

_{perç in}

σ

_{em per} per

σ

em per

per P d t P d t P ton

=

≤

⇒

=





− − * * * . * . * . . min min 2 8 21 2 0 11 76 Kaymaya göre:

τ

π

τ

π

perç in em per per em per per P d P d P ton

=

≤

⇒

=











− − 2 4 2 1 40 2 1 2 9 70 2 2 2 * * * . * * . . P perçin=9.70 ton olarak belirlenir.

Perçin sayısı: n=P/P_perçin=50/9.70=5.15=6 adet

φ

21 seçilir.

Perçinlerin yerleştirilmesi: Bir sırada en fazla 5 perçin olabileceği için perçinler çift sıra

olarak yerleştirilir.

(

)

e d mm mm e d mm mm e d mm mm L t t t d mm L e e mm perç in

≥

=

⇒

≥

=

⇒

≥

=

⇒

= + + +

=

= + =

+

=

3 3 21 63 65 2 2 21 42 45 15 15 21 315 35 4 3 72 2 2 2 65 2 45 220 1 2 1 2 3 1 * * * * . * . * . * * * * * e1 e e e1 e e2 e2 L=220 mm SORU-4 8 10 W1=45 35 45 90 90 90 45 P=25 ton 5φ 2 1 2L80.80.8 90

(14)

Verilenler: Şekilde görülen bir perçinli birleşime etki eden yük P=25 ton, malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak verilmektedir.

İstenenler: Birleşimi tahkik ediniz.

L80.80.8 İçin tablodan w1=45 mm ve perçin olarak da

φ

21 alınır

Perçinlerin taşıyabileceği kuvvetin belirlenmesi

. 25 4 . 29 88 . 5 * 5 * ğ min 7 . 9 2 1 . 2 * * 40 . 1 2 * * 2 * 88 . 5 0 . 1 * 1 . 2 * 80 . 2 * * * 1 1 2 2 1 2 min 1 min ir emniyetlid birle şir ton ton P n P P P n yŸk maksimum i ce aktarabile siste ton d P d P gšre kaymaya ton t d P t d P gšre ezilmeye per em per em p per em per in em per in

≥

=

⇒

=

⇒

≤

=

⇒

≤

=

− − − − π π τ τ π τ σ σ σ

Perçin aralıklar ının tahkiki

e mm d mm d mm t mm e mm d mm d mm t mm e mm d mm d mm t mm

=

⇒

≥

=

≤

=

≤

=









=

⇒

≥

=

≤

=

≤

=











=

⇒

≥

=

≤

=











90 3 3 21 63 8 8 21 168 15 15 8 120 45 2 2 21 42 3 3 21 63 6 6 8 48 35 15 15 21 3150 3 3 21 63 6 6 8 48 1 2 * * * * * * * * * * * * . * . * . * * * * min min min SORU-5

Verilenler: Şekilde görülen bir perçinli birleşime etki eden yük P=17 ton, malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak verilmektedir.

İstenenler: Birleşimi teşkil ediniz. Perçin adet ve aralıklar ını belirleyiniz.

w1=35 30 e1 e e e1 P=17 ton 2L65.65.7 tlev=12 mm

(15)

Perçinlerin taşıyabileceği kuvvetin belirlenmesi ezilmeye göre P d t P d t ton kaymaya göre P d P d ton siste aktarabilece i maksimum yük

n P P

perç in em perç in em per

p em per em per

σ

τ

π

τ

π

φ

=

≤

⇒

=

≤

⇒

=

= =

= ≅

− − − − * * * . * . * . . * * * . * * . . min ğ . . min 1 min 2 1 2 2 1 2 80 17 12 5 72 2 4 2 140 17 2 6355 17 5 72 2 97 3 17 Perçinlerin yerleştirilmesi:

(

)

( ) e d mm mm e d mm mm e d mm mm L t t t d mm mm L e e mm seç ilen seç ilen seç ilen perç in

≥ =

=

 →





≥ =

=

 →





≥

=







→











= + + +

=

+ +

=

≅

= + =

+

=

3 3 17 51 55 2 2 17 34 34 15 15 17 22 50 25 4 3 2 7 12 4 3 17 48 67 50 2 2 2 55 2 35 1800 1 2 1 2 3 1 * * * * . * . * . * * * . * * * * 2.2 BULONLAR

Silindirik gövdeli, altı köşeli başlıklı, ucundan spiral diş açılmış k ısmı bulunan bir birleşim

elemanıdır. Bulonlar sökülebilen birleşim aracıdır. Bulonlar şantiyede yapılacak montajlarda

kolay olması bak ımından tercih edilirler. Hesaplar ı aynen perçinlerde olduğu gibidir.

Kaymaya ve ezilmeye göre tahkik yapılır. Bulonlar perçinlerden farklı olarak çekmeye de

çalışabilirler. Bu durumda diş açılmış k ısmın net alanı hesaba girer.

Bir bulon üç k ısımdan meydana gelir:

1. Altı köşeli başlık k ısmı

2. Silindirik ve düz olarak teşkil edilen gövde k ısmı

(16)

Diş açılmış k ısmı Başlık k ısmı Gövde k ısmı d L b K m Somu Pul

e

Bulonlu birleşim ve birleşim elemanlar ı

L= Gövde Uzunluğu

d= Gövde Kalınlığı

b=Diş Açılmış K ısmın Uzunluğu

e=Somun Çapı

k=Başlık K ısmın Uzunluğu

2.2.1 .Bulonlar ın Tercih Nedenleri,

1. Birleşim tekrar sökülecekse bulon kullanılması uygundur.

2. Birleştirilecek parçalar ın boyutlar ı, malzemesi ve şekilleri perçin yapılmasına müsait

değilse, örneğin çelik ile ahşabın ve çelik ile betonun birleştirilmesi ve boyutlar ı

perçinlerin dövülmesine elverişli değilse,

3. Birleşimin kostrüksiyon içindeki yeri, usulüne uygun ve güvenilir kalitede perçin yada kaynak yapımına elverişli değil ise,

4. Şantiyede perçin yada kaynak yapmak pahalıya geliyor ve bunun için gerekli tesisat yoksa,

5. Perçinlere eksenleri doğrultusunda büyük çekme kuvvetleri geliyorsa,

6. Birleştirilecek parçalar ın toplam kalınlıklar ı (S), perçin yapılamayacak kadar fazla ise

(S şlıklı perçin, S ıklı perçin).

2.2.2 Bulon Çeşitleri

1. Normal Bulonlar a) Kaba Bulonlar b) Uygun Bulonlar

2. Yüksek Mukavemetli Bulonlar

2.2.2.1 Kaba Bulonlar

Preslenmek sureti ile elde edilirler. Dişli k ısım hariç gövde de herhangi bir i şlem yapılmaz.

Sadece diş açılmış k ısımlar ı tornadan geçirilir. Gövdede azda olsa bir kalınlık fark ı vardır.

Kaba bulonlar da birleştirilecek elemanda açılacak yuva ile kaba bulon çapı arasında yaklaşık

olarak 1mm gibi bir fark vard r. Bu fark nedeni ile birleşimde kal c deformasyonlar meydana

(17)

gelebilir. Özellikle hiperstatik sistemlerde kuvvet ve gerilme yayılışı büyük ölçüde

değişebilir.

Bu nedenle kaba bulonlar, geçici inşaat da, perçinleme bitinceye kadar birle ştirilecek parçalar ı istenilen şekilde tutmak için ve moment tesiri bulunmayan küçük kuvvetlerin

tesirindeki birleşimlerde kullanılır. Köprü elemanlar ında ve moment taşıyan birleşimlerde

kullanılmazlar.

Kaba bulonlar ın hesaplamalar ı aynen perçinlerde olduğu gibi yapılır ve hesaplamalarda bulon

çapı (d₁) kullanılır.

2.2.2.2 Uygun Bulonlar

Gövdenin düz k ısmı tornalanmak sureti ile işlenmiştir. Düzgün bir yapıya sahip ve parlak

görünümlüdür. Uygun bulon açılan deliğe tam uyum sağlar. Yani uygun bulonlu birleşimlerde

bulon çapı ile birleştirilecek parçalarda açılacak olan delik çaplar ı aynı büyüklüktedir. Uygun

bulonlar da delik çapı ile bulon çapının aynı büyüklükte olması birleşimde meydana gelecek

olan kalıcı deformasyonlar ın oluşmasını önler.

Moment ve büyük kuvvet aktaran eklerde ve köprü yapılar ında birleşim elemanı olarak

uygun bulonlar ın kullanılması doğru olacaktır. Bunlar ın hesaplamalar ı perçinlerde olduğu

gibidir. Bulon çapı (d₁) ile delik çapı (d) aynıdır. Hesaplarda ikisi de kullanılabilir.

Bulonlu birleşimlerde dikkat edilmesi gerekli önemli husus, bulonun di ş açılmamış k ısmının

(yani gövde k ısmı) uzunluğu birleştirilecek parçalar ın toplam kalınlığından biraz daha büyük

olmalıdır. Somun altına konulan pul somunun sık ılmasını sağlayacaktır. Bulonlar Ma şeklinde

gösterilirler. Burada (a), mm cinsinden bulon çapıdır.

Tablo.2.3 En Çok Kullanılan Bulonlar Ve Bulon Çaplar ı

Bulon M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 Uygun B. 11 13 15 17 19 21 23 25 28 31 Kaba B. 10 12 14 16 18 20 22 24 27 30 Delik Çapı 11 13 15 17 19 21 23 25 28 31 Tablo.2.4 .Normal Bulonlar ın Emniyet Gerilmeleri

B.Cinsi Kaba Bulonlar Uygun Bulonlar Çelik Yapı

Malzemesi st37 st37 st52

Yükleme

Durumu EY (H) EIY (HZ) EY (H ) EIY (HZ) EY (H) EIY (HZ) Kayma Gerilmesi (

τ

em,B) 1120 1260 1400 1600 2100 2400 Ezilme Gerilmesi (

σ

em,B) 2400 2700 2800 3200 4200 4800 Çekme Gerilmesi 1120 1120 1120 1120 1500 1500

(18)

(

σ

z,em)

BULONLARLA İLGİLİ ÇÖZÜMLÜ SORULAR SORU-1

Verilenler: Şekilde görülen kaba bulonlu birleşimde P=14 ton, kaba bulon çapı d₁=

16 mm, malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak verilmektedir.

İstenenler: Gerekli bulon sayısını hesaplayarak yerleşimini yapınız.

P=14 ton tlev=14 mm

60*8

Bir bulonun emniyetle taşıyabileceği yük miktar ının hesabı

τ

π

τ

π

σ

bulon em bulon bulon em bulon

bulon P d P d ton P d t P d t ton P ton

=

≤

⇒

=

≤

⇒

=

− − − − − 2 4 2 112 314 1 6 2 4 51 2 4 1 6 14 5 37 4 51 2 2 2 * * * . * . * . . * * * . * . * . . . min min max

Bulon sayısının hesabı:

bulon kaba M a P P n bulon 16 det 4 51 . 4 14 max

≅

=

− Bulonlar ın yerleştirilmesi

(19)

e1 _e _e e₁ e2 e2 L emin=3.5*d=3.5*1.7=5.95 cm = 60 mm e1-min=2*d=2*17=34 mm= 35 mm e2-min=1.5*d=1.5*17=25.50 mm L=2*e+2*e1=2*60+2*35=190 mm SORU-2

Verilenler: Şekilde görülen uygun bulonlu birleşimde P=55 ton, uygun bulon çapı

M20 (d=d1= 20 mm), malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak verilmektedir. İstenenler: Gerekli bulon sayısını hesaplayarak yerleşimini yapınız.

P=55 ton

tlev10 mm

200.25

τ

π

τ

π

σ

=

≤

⇒

=

≤

⇒

=

− − − − − 2 4 2 14 314 2 2 8 79 2 8 2 10 5 60 7 84 2 2 2 * * * . * . * . * * * . * * . . . min min max

n P P _bulon a M

=

≅

− max . . det 55 5 6 9 8 10 20 Bulonlar ın yerleştirilmesi

(20)

e1 e e e e e1 e e2 e2 L 200 mm emin=3.5*d=3.5*20=70 e1-min=2*d=2*20=42=40 mm e2-min=1.5*d=1.5*20=30 (200-70)/2=65mm L=4*e+2*e1=4*70+2*40=360 mm SORU-3

Verilenler: Şekilde görülen birleşimde P=20 ton, malzeme st37 ve yükleme şekli HZ (YD-2) olarak verilmektedir.

İstenenler:

a-) Kaba bulon b-) Uygun bulon

kullanılması durumlar ına göre gerekli bulon sayısını hesaplayarak yerleşimini yapınız.

tlev=12 mm

P=20 ton

2

U

160

7.5 mm 7.5 mm

a-) Kaba bulon kullanılması durumuna göre bulon çapının hesabı:

d₁

=

5*t_min

−

0 2.

=

5 0 75 0 2 1 74* .

−

.

=

. cm

⇒

d₁

=

18mm M( 18)

⇒

d

=

19 mm Bir bulonun emniyetle taşıyabileceği yük miktar ının hesabı

τ

π

τ

π

σ

=

≤

⇒

=

≤

⇒

=

− − − − − / * * * * . * . * * . . * * * . * . * .. . . min min max 2 4 2 4 126 314 2 18 4 7 4 2 7 18 1 2 583 583 2 2 2

n P P _bulon a M bulonu d mm

=

≅

=

− max . . det ( ) 20 583 3 4 4 18 19 Bulonlar ın yerleştirilmesi

(21)

emin=3.5*d=3.5*19=66.50 =70 mm e1-min=2*d=2*19=38= 40 mm e2-min=1.5*d=1.5*19=28.5 =30 mm L=3*e+2*e₁=3*70+2*40=290 mm e1 e e e e1 80 80

b-) Uygun bulon kullanılması durumunda

τ

π

τ

π

σ

=

≤

⇒

=

≤

⇒

=

− − − − − 2 4 2 16 314 18 2 813 3 2 18 12 6 91 6 91 2 2 2 * * * . * . * . . * * * . * . * . . . min min max

n P P _bulon a M

=

≅

− max . . det 20 6 91 2 89 3 18 Bulonlar ın yerleştirilmesi emin=3.5*d=3.5*18=63=65 mm e1-min=2*d=2*18=36= 40 mm e2-min=1.5*d=1.5*18=27 =30 mm L=2*e+2*e1=2*65+2*40=210 mm e1 e e e1 80 80

(22)

SORU-4

Verilenler: Şekilde görülen birleşim için P= 60 ton, malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak verilmektedir.

İstenenler: Çubuklar ın levhaya bağlantısını kaba bulon kullanarak yapınız.

2L120.120.11 tlev=15 mm P=60 ton ( ) 12012011 50 80 25 24

2 L

_. _. 1 , 2 tablodan w mm w mm ve M





→

=

φ

olarak alınır.

τ

π

τ

π

σ

=

≤

⇒

=

≤

⇒

=

− − − − − 2 4 2 126 314 2 4 2 1139 2 7 2 4 15 9 72 9 72 2 2 2 * * * . * . * . . * * * . * . * . . . min min max

( )

n P

P _bulon a M d kaba bulon

=

≅

=

−

max . . det

60

9 72 617 7 24 25

Bulonların yerleştirilmesi: Bulon sayısı 5' den fazla olduğu için bulonlar çift sıra olarak

yerleştirilecektir. ey w1 w2 40 e e1 e e e1 e e emin=3.5*d=3.5*25=87.5 =90 mm, e1-min=2*d=2*25=50 mm e2-min=1.5*d=1.5*25=37.5 =40 mm

(23)

2.3 KAYNAKLAR

2.3.1 GİRİŞ

Birleşim malzemesi olarak kaynağın kullanılması oldukça yenidir. İlk önceleri yüksek

yapılarda sonra gemi inşaatlar ında ve köprü yapılar ında kullanılmaya başlanmıştır. İnşaat

mühendisliğinde en yaygın kullanılan birleşim aracıdır.

Aynı veya benzer alaşımlı maddelerin ısı tesiri altında birleştirilmelerine “ Kaynak “ adı

verilir. Isı derecesinin, metallerin ergime noktasına kadar yükseltilmesi ile kaynaklama işlemi

gerçekleştiriliyorsa “Ergitme kaynağı”, ısı metallerde plastik k ıvam oluşturacak derecede ise

bu durumda “Basınç kaynağı” yapılmış olur. Normal çelik yapılarda genellikle ergitme

kaynağı kullanılır.

Kaynaklı birleşimlerin perçinli birleşimlere nazaran en bariz avantajı, malzeme tasarrufu ve

estetik görünümdedir. Kaynaklı birleşimlerin yapımında, malzeme ve işçilik bak ımından daha

fazla dikkatli olmak ve itina göstermek gerekir.

Lehim ve kaynak görünüş bak ımından birbirine benzeseler de aynı şeyler değildir. Lehimde

sadece birleştirme elemanı olan lehim malzemesi eritilir , fakat birleştirilen metaller

erimezler. Ayr ıca birleştirme malzemesi birleştirilen malzemeden tamamen farklı yapıdadır.

Kaynak ise çelik malzemenin birleşim yerine ait kenarlar ı ve birleştirmede kullanılacak olan

elektrot erime derecesine kadar ısıtılarak kaynaşmalar ı sağlanır.

2.3.2 Kaynak Çeşitleri

1. Eritme Kaynağı

2. Basınç Kaynağı

2.3.2.1 Ergitme Kaynağı

Bu kaynakta ısı, ya elektrik enerjisi ile(elektrik kaynağı) ya da yanıcı bir gaz alevi ile

sağlanır. Çelik yapılarda yük aktaran kaynaklı birleşimlerde genelde elektrik kaynağından

faydalanılır. Eritme kaynağında birleştirilecek metallerin kaynaklanacak k ısımlar ı uç uca veya

yan yana getirilerek (3000-5000) 0C’de ısıtılarak eritilmesi sonucu kaynaklama işlemi yapılır.

Burada elektrot eriyerek parçalar arasındaki boşluk veya köşeleri doldurur. Soğuma sonunda

birleşme sağlanmış olur.

Ergitme kaynağı, ergitme işleminde kullanılacak olan ısının temin edilmesi şekline göre “Gaz

(24)

2.3.2.2 Gaz Kaynağı

Ergitme kaynağında, kullanılacak olan ısı bir yanıcı gaz kullanılarak sağlanıyorsa bu

şekilde yapılan kaynağa “Gaz kaynağı” denilir. Gaz olarak Asetilen ve Oksijen kar ışımı

kullanılır. Yaklaşık olarak 3000C’ ye kadar ısı elde edilir. Burada, “Şalümo” denilen bir

aracın ağız k ısmına, lastik bir hortumla oksijen, ikinci bir lastik hortumla yanıcı gaz (

Asetilen, Propan, Bütan ) verilir. İki gazın aynı ağızdan püskürtülüp yak ılması sonucu mavi

renkli bir alev oluşturulur. Oluşturulan bu alev Gerekli olan ısıyı sağlar. Bu işlem genelde

çelik yapılarda ufak işlerde, daha ziyade çubuk ve levha kesme i şlemlerinde kullanılır. Burada

kullanılan asetilen gazı, karpit ’in suda eritilmesi sureti ile elde edilir.

3 0 0 0 C ısı s a ğ layan

mavi renkli alev

O k s i j e n

Y a nıcı g a z ( P r o p a n ,

B ü t a n , A s e t i le n )

Gaz kaynağının yapılışı

2.3.2.3 Elektrik Kaynağı

Bu kaynağa, “Elektrik ark ı “ kaynağı da denilir. Günümüzde çelik yapılarda en fazla

kullanılan bir kaynaklama şeklidir. Kaynak için gerekli olan ısı Elektrik ak ımı ile sağlanır. Bu

metot da elektrik ark ı, esas malzeme ile “elektrod” adı verilen kaynak teli arasında meydana

gelir. Sıcaklık 5000C’ye kadar çıkar. Kaynak için gerekli olan (16-40) voltluk gerilim ve

(30-250) Amperlik ak ım şiddeti şehir cereyanından kaynak makinesi yardımı ile elde edilir.

Madeni elektrod

(-)

(+)

Elektrik Kaynağının Yapılışı

Kaynak Elektronları

İçinden Elektrik ak ımı geçen, ana malzemesi birleştireceği parçalar ın malzemesine

uygun çelikten yapılmış olan kaynak çubuklar ıdır. İçinde ayr ıca kaliteyi yükseltmede etkili

(25)

1. Çıplak Elektrod: Kaynaklanacak parçalar ın malzemesine uygun alaşımdan kaplanmamış

olan bir teldir.

2. Sıvalı Elektrotlar: Elektrod malzemesinin etraf ı bir madde ile sıvanmıştır. Kullanılan bu

sıva tabakasının kalınlığına bağlı olarak iki k ısma ayr ılırlar.

•

İnce Sıvalı Elektrod:Çı plak kaynaklı elektrotlar ın bir sıva tabakası ile kaplanması sonucu

elde edilmiştir. Sıva malzemesinin içinde kaynak kalitesini artır ıcı maddeler bulunur. Sıva

tabakasının kalınlığı elektrod çapının %20’sinden fazla olmamalıdır.

•

Kalın Sıvalı Elektrotlar: Sıva tabakası kalınlığı elektrod çapının %(20-70)’ I kadar olan

elektrotlardır. Piyasada en yaygın olarak kullanılan elektrod çeşididir.

Elektrod Yapımında Kullanılan Sıvanın Faydalar ı;

•

Sıva maddesinin yanması sonucu oluşan gazlar hava ile teması keser.

•

Kaynak üzerine bıraktığı cüruf ani soğumayı önler

•

Kimyasal reaksiyonlarla (ergimiş haldeki kaynak malzemesi ile cüruf malzemesi) kayna ğın

mekanik özelliklerini artır ır ve kaynağın kalitesini yükseltir.

2.3.3 Basınç Kaynağı

Parçalar ın birbirine kaynaklanacak k ısımlar ının k ızıl dereceye kadar ısıtılı p basınç etkisi

altında birleştirilmeleri ile yapılan kaynağa “Basınç kaynağı” veya “Elektrik Direnç kaynağı”

adı verilir.

Ateş Kaynağı : Ocakta kor haline gelinceye kadar ısıtılan parçalar çekiçle dövülerek

birleştirilir. Çok eski bir yöntemdir. Çelik yapılarda uygulanamaz.

Su Gazı Kaynağı : Malzemenin ısıtılmasında su gazı kullanılır. Genellikle çelik boru

imalatında kullanılır. 2.3.4 Küt Kaynak

Profil çubuklar ın uç uca eklenmesinde kullanılır. Birleştirilecek parçalara Elektrik ak ımı

verilir. Birleştirilecek uçlar birbirine yaklaştır ılır. Isınma sonucu erime başlayınca uçlar hızla

birbirine doğru bastır ılır. Aynı anda Elektrik ak ımı kesilir. Böylece kaynaklama işlemi yapılır.

2.3.5 Nokta Kaynağı

Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi ince levhalar, kaynak makinasının, uçlar ı kesik koni

tarzında ve çubuk şeklinde bak ır elektrotlar ın arasına konulur. Elektrik ak ımının, elektrod

uçlar ı arasında bulunan levhalar nedeniyle, ısı enerjisine dönüşmesi neticesinde, uçlar

arasında kalan k ısım k ızıl dereceye kadar ısınır. elektrotlar ın tatbik ettikleri basınç kuvvetiyle

(26)

B ak ır Elektrod

Kaynak yapılan yer

N o k ta kayn a ğının Yapılışı

2.3.6 Kordon Kaynağı

Nokta kaynağının sürekli olarak yapılmış şeklidir. Üst üste konulan levhalar rulo halindeki iki

elektrod arasından basınç altında ve belirli bir hızla geçirilir. Böylece levhalar çizgi şeklinde

bir kaynak şeridi ile kaynaklanmış olur.

2.3.7 KAYNAK DİKİŞLERİ

Çelik yapılarda uygulanan Elektrik kaynağı ile oluşturulan iki çeşit kaynak dikiş vardır.

Bunlar Küt kaynak dikişleri ve Köşe kaynak dikişleridir.

2.3.7.1 Küt Kaynak Dikişleri

Aynı düzlemde bulunan iki çelik elemanın kaynaklanacak kenarlar ının yan yana getirilip

kaynaklanması sonucu oluşan kaynak dikişidir. Bu tür kaynak dikişinin oluşturulabilmesi için

kaynaklanacak kenarlar ın muhakkak önceden işlenmesi gerekir ki, bu işleme “kaynak ağzı

açılması” denir. Küt kaynak dikişleri açılan bu ağız k ısmının şekline göre de ayr ı isimlerle

adlandır ılırlar. Küt kaynak dikişleri yalnızca çekmeye çalışırlar. Kesme ve eğilme gerilmeleri

taşımazlar.

Kaynak dikişleri kaynaklanacak levha kalınlıklar ına bağlı olarak I, V, X, Y, K, U, şekillerinde

yapılabilirler. Burada kullanılacak olan kaynak dikişi kalınlığı minimum levha kalınlığı kadar

olmalıdır.

Küt Kaynak Dikişi Plan ve Kesit Görünüşleri

t2 t1 a= t min L= L1- 2a Lı t

(27)

Küt kaynak dikişleri çeşitleri 1. I Kaynak Dikişi 0.5-1.5 m m Elektrik ak ımı 2. V- Kaynak Dikişi 60 4-20 mm 3. X-Kaynağı 16-40 mm 4. K- Kaynağı 16 -40 mm 5. U-Kaynağı >20mm =<3mm 6. Çift U Kaynağı >30 mm =<3mm

(28)

Tablo. 2.5. Küt Kaynak Dikişleri İçin Emniyet Gerilmeleri (kgf/cm2 ) Gerilme Çelik Cinsi st37 st52 EY (H) EIY (HZ) EY (H) EIY (HZ) W em W P a l

σ

=

≤

σ

* , Çekme, Basınç 1100 1400 1250 1600 1700 2400 1900 2700 W eem W P a l τ

=

≤

τ * , Kayma 1100 1250 1700 1900

P= Kesite etkiyen çekme veya basınç kuvveti

a=Kaynak kalınlığı

l= Kaynak uzunluğu

2.3.7.2 Köşe Kaynak Dikişleri

İki çelik elemanını biri birine dik veya en az 600 açı oluşturan yüzeyleri arasına

çekilen kaynak dikişi köşe kaynak dikişi olarak adlandır ılır. Yüzeyler arasındaki açının 600

den küçük olması durumunda yapılacak kaynak kordonunun yük aktarmadığı varsayılır.

Köşe kaynak dikişi doğrultusu kuvvet doğrultusuna paralel ise “Yan Dikiş”, eğer kaynak dikişi doğrultusu kuvvet doğrultusuna dik ise “Alın Dikişi”adını alır. Bunlardan

özellikle yan kaynak dikişlerinde kuvvet sapması çok olduğundan kaynak uçlar ında gerilme

artışlar ı olur. Genellikle kayma gerilmesi oluşan bu dikişlerde gerilme yayılışı yinede ünü

form (düzgün yayılı) kabul edilerek hesap edilir. Fakat kaynak uzunluklar ı sınırlı tutulur.

P Kuvvet

Al

ı

n kaynak dikişi

P p₁ p₂ yan kaynak dikişleri

Boyun kaynak dikişleri

(29)

>=600

Düz dikiş _Kemerli

dikiş

Çukur dikiş

Tablo. 2.6. Kaynak Emniyet Gerilmeleri ( kgf/cm2 )

Gerileme ve kaynak türü Çelik Sınıf ı

st37 st52

Kaynak Türü Gerilme Türü EY (H) EIY (H) EY (H) EIY (H)

Küt Kaynak Basınç 1400 1600 2400 2700

Köşe Kaynak Basınç-Çekme 1100 1250 1700 1900

Tüm Kaynaklar Kayma 1100 1250 1700 1900

2.3.8 Kaynak Dikişi Hesabı

Kaynak dikişlerinin hesabı (TS.3357 - Çelik Yapılarda Kaynaklı Birleşimlerin Hesap ve

Yapım Kurallar ı) standardına uygun olarak yapılması gerekmektedir. Hesaplarda bu

standartlarda kaynaklar için verilen minimum şartlar ın sağlanması gerekmektedir.

Kaynak hesaplar ında problem, teşkil edilmesi düşünülen birleşimde kullanılması gerekli olan

kaynak kalınlığının ve kaynak uzunluğunun hesabıdır. Hesaplanan bu kaynak alanı ile, kesitin

aktarması istenen kuvvetin emniyetli bir şekilde taşınmasının ve aktar ılmasının sağlanmasıdır.

2.3.8.1 Kaynak Dikiş Kalınlığının Tayini

Köşe kaynaklar ının (a) dikiş kalınlığı, dikiş içine çizilebilen ikiz kenar üçgenin yüksekli ği ile

ifade edilir. Küt kaynaklı dikişlerin (a) kalınlığı ise birleştirilen parçalar ın kalınlığı en küçük

olan levhanın kalınlığına eşittir.

Şekil.6.3.4.1. Kaynak Dikiş Kalınlıklar ı

a

Yukar ıda da söylediğimiz gibi, Hesaplarda küt kaynak dikişleri için kaynak kalınlığı olarak

minimum levha kalınlığı (a = t_min ) gibi kesin bir değer alınırken, köşe kaynaklar ında ise

belirli sınırlar içersinde kalmak şartı ile isteğe bağlı olarak seçilmektedir. Uyulması gerekli bu

sınırlar ise;

Yüksek Yapılar için 3 mm

.Köşe Kaynak Dikişi Çeşitleri

(30)

Köprüler için 3,5 mm min olarak verilmektedir.

2.3.8.2 Kaynak Dikişi Boyunun Belirlenmesi

Kaynak dikişinin L/ boyu kaynakla kapatılan k ısmın uzunluğuna eşittir. Ancak hesaplarda

kaynak uçlar ındaki mukavemeti düşük k ısımlar ın L/ den çıkar ılması ile elde edilen (L)

uzunluğu kullanılır. Bu durum yapılan kaynağın, kaynaklanan elemanlar ın köşelerini

dönmediği durumlarda geçerlidir (Şekil.6.3.4.2.a). Birleştirilecek parçalar ın köşelerinin de

kaynakla dönülmesi durumunda (Şekil.6.3.4.2.b) deki değerler geçerlidir.

Kullanılan kaynak dikiş boylar ının aşağıda verilen şartlar ı sağlaması gereklidir.

15 a

≤

L/

≤

100 a ( TS 3357 ) 15 a

≤

L/

≤

60 a ( DIN 4100 ) (a) S L/ L a a L = L/- 2a L1 = L1/ -a1 L2 = L2/ L3 = L3/ - a3 (b) a a2 a3 L1 L1/ L L3/ L S

Kaynak Boylar ının belirlenmesi

2.3.8.3 Kaynak Dikişlerinin Gerilme Tahkiklerinin Yapılması

Küt Kaynak Dikişlerinin Gerilme Tahkikleri

Küt kaynak dikişleri yalnızca çekme gerilmesine göre boyutlandır ılırlar. Daha öncede

belirttiğimiz gibi küt kaynak dikişleri kesme kuvveti taşımadıklar ı kabul edilir ve bu

yüzdende kesmeye göre tahkik yapılmaz. yalnızca eksenel çekme kuvvetine göre

boyutlandır ılırlar. w K em w w

S

F

a L

a

t

L

a

σ

=

≤

σ

=

−

, min /

*

2

S

L

/ S t2 t1 a 0.7 t

(31)

Köşe Kaynak Dikişlerinin Boyutlandırılması

Köşe kaynak dikişleri hem kesme gerilmeleri ve hem de eksenel çekme gerilmelerine göre boyutlandır ılırlar. Bu yüzdende hesaplarda her iki gerilme şekli için gerekli kontroller

yapılmalıdır. w w em w w

S

F

a L

L

a

τ

=

≤

τ

=

−

, / * * *

2

w w em w w

S

F

L a e

F

a L

a

L

a L

L

a

L

a

τ

=

≤

τ

=

+

=

−

=

−

, / / / / * * * * * * * 1 1 1 3 3 3 1 1 2 2 3 3 1 1 1 2 2 3 3 3 S L/ L _a a a1 a3 L1 L1/ L2/ L2 S L2 a2

Küt Kaynak ve Köşe Kaynağının Birlikte Kullanılması Hali

Bu durumda kayma etkisi altındaki köşe kaynaklar ının alanlar ının yar ısı, küt kaynak alanına

eklenerek hesaplar küt kaynağa göre yapılır.

Bu yöntem şartnamede verilen yaklaşık bir yöntemdir. Bu yöntemin kullanılabilmesi için köşe

kaynak dikişinin boyunun L>15a şartını sağlaması gerekmektedir.

Küt Kaynak Dikişi Köşe Kaynaklar ı S w _köşe _küt em w

S

F

σ

=

σ

+

≤

1 2 * ,

(32)

w w em w

S

F

τ = ≤τ _,

Bas

ı

nç Hali

w

F

=

₈

*

a L a L

₁* ₁+ ₂* ₂

Çekme Hali

w

F

=

₈

a L

+

1 a L

2

1 1 2 2 * * * * a1 L2 L / 2 a2 a2 a1 L1 a1 L/ 1 S Çekme S Basınç a2 Küt Kaynak Dikişi a L a N S a _L a N Q Köşe Dikişi

Normal Kuvvet(N) ve Kesme Kuvveti(Q)’ nin Birlikte Etkimesi Durumu

w w w w V w w V em w w w S V V em

N

F

Q

F

a

L

tahkikine gerek yoktur

σ

τ

σ

τ

σ

σ τ σ

σ σ

=

+

≤

=

≤

⇒

≤

− − ; ; * , ; 2 2

Yalnız Eğilme Momentinin Etki Etmesi Durumu

em w w em w w w em w w w w

M

W

M C

I

a L

a

L

h

a

W

_h

I

a

, , ; , * * * * ;

*

σ

=

≤

σ

=

≤

σ

=

+

=

+







_



1 13 2 2 2 2

2

12

2

2 a1 a1 L1 L/1 a2 a2 L/2 = L2 C X X a1 L1 a1 L/1 h a1

(33)

Moment ve Kesme Kuvvetinin Birlikte Etkimesi Hali Q M P

(

)

h em w w w em w

M

W

Q

a

L

a

L

Gövde kaynak alanı

σ

τ

σ

τ

=

+

≤

=

≤

∑

1

2

4

2 _* 2 _; * * : , ,

Eğilme Momenti (M), Kesme Kuvveti (Q), ve Normal Kuvvetin(N) Aynı Anda Etkimesi

Hali a2 L/2 = L2 I _L/ 1 I a2/ L/2 a1 / L/1 h N Q M

Bu tür işlemlerde iki türlü tahkik yapılır;

1.

(

)

max, / * * * * * * ; ; w W W W em W w W em W W W W W gövde V W W W em

M

W

N

F

M

I

L N

F

I

a L

a

L

h

a

W

_h

I

a

Q

F

Herhangi bir I I kesitinde

σ

τ

σ

τ

σ

=

+

≤

=

+

≤



−











=

+

=

+

=

+

≤

− − − −

+













1 1 13 2 2 2 2 2 2

2

12

2

(34)

2. w w gövde w em w w başlık w em w w gövde w h

Q

F

M

h F

F

a L

a

L

F

a L

F

a

L

Kaynak dikişlerinin toplam alanı

Gövde kaynak dikiş alanı

Bir başlıkdaki kaynak dikişinin alanıdır

τ

σ

=

≤

=

≤

=

+

=

− − − − − − * * * * * ; * * ; * ; . / /

2

1 1 2 2 1 1 2 2

KAYNAKLI BİRLEŞİMLER İLE İLGİLİ ÇÖZÜMLÜ SORULAR

SORU-Verilenler: Şekilde görülen küt kaynaklı birleşimde levha kalınlıklar ı t₁=14 mm,

t2=12 mm, levha genişliği 150 mm, tesir eden kuvvet P=16000 kg malzeme st37 ve yükleme

şekli H olarak verilmektedir.

İstenenler: Grekli olan kaynaklar için, kaynak hesaplar ını yapınız.

P=16000 kg 150.14 150.12 15 cm _t₁_=14mm _t 2=12 mm t mm

t mm t mm küt kaynaklı birleşimde kaynak kalınlı ı a t mm

L L a mm cm P a L kg cm kg cm K K em 1 2 2 2 14 12 12 12 2 150 2 12 126 12 60 16000 12 12 60 1070 1100

=







⇒

=

= − = −

=

≤

=

∑

− min min / ; ğ * * . * . * . / /

σ

Levhalar açısından kuvvetin tahkiki

F L t cm P F kg cm kg cm net em

=

≤

=

/ min * * . / / 15 1 2 18 16000 18 889 1440 2 2 2 σ σ

(35)

SORU-2

Verilenler: Şekilde görülen küt kaynaklı birleşimde levha kalınlıklar ı t₁=16 mm,

t2=14 mm, levha genişliği 200 mm, malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak verilmektedir. İstenenler: Kaynak hesaplar ını yaparak birleşimin aktarabileceği kuvveti bulunuz.

P=16000 kg 200.16 200.14 20 cm _t₁_=16mm _t 2=14 mm t mm

t mm t mm küt kaynaklı birleşimde kaynak kalınlı ı a t mm

=







⇒

=

= − = −

=

≤

=

∑

− min min / ; ğ * * . * . * . / /

σ

F L t cm P F kg cm P F kg P kg net Lev L em L em

=

≤

=

⇒

=

− − / min max * * . / * * 20 1 4 28 1440 1440 28 39200 26500 2 2 σ σ σ SORU-3

Verilenler: Şekilde görülen küt kaynaklı birleşimde levha kalınlıklar ı t₁=8 mm, t₂=10

mm, levha genişliği 200 mm, tesir eden kuvvet P=15 ton malzeme st37 ve yükleme şekli H olarak verilmektedir.

İstenenler: Birleşimi kaynaklı olarak teşkil ediniz.

P=15 ton 20.8 20.10 20 cm _t₁_=8mm _t 2=10 mm t mm

t mm t mm küt kaynaklýbirleþimde kaynak kalýnlý ýa t mm

=







⇒

=

= − = − =

=

≤

=

∑

− min min / ; ð * * . * . * . / / σ σ

F L t cm P F kg cm kg cm net em

=

≤

=

/ min * * . . / / 20 08 16 15000 16 937 50 1440 2 2 2 σ σ

(36)

SORU-4

Verilenler: Aşağıdaki şekilde görülen küt ve köşe kaynaklı birleşimde P= 80 ton,

profil IP200, besleme levhası kalınlığı t₁=10 mm olarak verilmektedir.

İstenenler: Gerekli kaynak tahkiklerini yapınız.

P=80 ton L1=250 mm 120 mm t=10 mm 16 mm 10 mm ( ) ( ) ( )

köşe kayna ı iç in

a mm a t mm a mm L L a cm F a L cm küt kaynak iç in a t mm F a L cm P F F kg cm kg cm Seç ilen köşe küt köşe küt k em ğ : . * . * * * * * * . * . . : ; * . * . * . * * . / / min max min min

=













→

=

= − = −

=

−

=

+

=

+

=

≤

₋

=

3 0 7 0 7 10 7 7 2 250 2 7 236 8 8 0 7 23 60 132 16 10 10 12 0 2 10 10 1 2 80000 1 2 132 16 10 1051 1100 1 1 1 2 1 2 2 2

σ

SORU-5

Verilenler: Aşağıda şekilde görüldüğü gibi bir I300 kirişi bir kolona ankastre olarak

birleştirilecektir. Birleşimde oluşan moment M=230 tcm, kesme kuvveti T=6.5 ton olarak verilmektedir. M T a=5 mm a=5 mm a=5 mm 5-125 5-125 5-125

İstenenler: Gerekli kaynak tahkikleri yapınız

(

)

( ) ( ) F a L a cm I Gövde X kaynak

=

−

=

−

=

+

−



_



+

_{ +}











_



− 2 2 2 0 5 22 50 4 0 5 0 5 2150 2 0 5 2150 12 2 0 5 12 50 2 0 5 30 0 5 2 2 1150 0 5 12 3 2 3 * * * . * . * . * . . * . * . * . * . * . * . * . * . /